(57)【要約】      （修正有）【課題】可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる液体レンズを提供する。【解決手段】両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状または凹形状に変形する液体レンズであって、可撓性部材の厚さをＴ［ｍ］、液体レンズの内径をφ［ｍ］、第一の液体の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、第二の液体の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、Ｔが、次の式を満足するように構成する。2013117594.tif 000028【選択図】図１
2013117594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状または凹形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをＴ［ｍ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、前記第一の液体の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする液体レンズ。
2013117594.tif 000022
【請求項２】
前記可撓性部材の密度をρ3［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
2013117594.tif 000023
【請求項３】
両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをＴ［ｍ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、前記第一の液体の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする液体レンズ。
2013117594.tif 000024
2013117594.tif 000025
【請求項４】
前記可撓性部材の密度をρ3［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする請求項３に記載の液体レンズ。
2013117594.tif 000026
2013117594.tif 000027
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズに関し、特に、可撓性部材の一部が屈折面として機能する液体レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、屈折力を変化させることが可能なレンズの一形態として液体レンズの研究、開発が進められてきている。
液体レンズはいくつかに分類されるが、その一つに液体と隣接した可撓性部材の曲率を変化させることで屈折力を変化させるものがある。
この液体レンズは、動作が迅速なことに加え、振動などの外乱に対しても強いことから現在、様々な光学系への応用が期待されているものである。
この液体レンズでは、屈折面である可撓性部材の形状を球面に近づけるために、可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を小さくする技術が、特許文献１の可変焦点レンズに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２２５９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例の特許文献１のものは、つぎのような課題を有している。
すなわち、特許文献１の可変焦点レンズのように、二つの液体の密度差を小さくするだけでは、可撓性部材の自重による変形を低く抑えられない場合が生じる。そのため、屈折面の形状を球面に近づける効果が不十分となる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる液体レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体レンズは、  両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状または凹形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをＴ［ｍ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、前記第一の液体の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする。
2013117594.tif 000003
【０００７】
また、本発明の液体レンズは、
両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをＴ［ｍ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、前記第一の液体の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
前記Ｔが、次の式を満足することを特徴とする。
2013117594.tif 000004
2013117594.tif 000005
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる液体レンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における液体レンズの一例を説明するための模式的断面図。
【図２】図１に示した断面図における可撓性部材の要部拡大図。
【図３】本発明の実施例２における液体レンズの一例を説明するための模式的断面図。
【図４】本発明の液体レンズの一例を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
以下に、本発明の実施例について、説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１における液体レンズ１００の構成を説明する模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸１１０）を含む平面で切断した断面図である。
図１においては、円筒部材１０１の両端部に光透過性を有する蓋部材１０２、１０３を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体１０４及び第二の液体１０５が、可撓性部材１０６に隣接して収容されている。
その際、これらの第一の液体１０４及び第二の液体１０５は、上記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容されている。
第一の液体１０４及び第二の液体１０５は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体１０４と第二の液体１０５には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることが可能である。
可撓性部材１０６の端部は円筒部材１０１に接合されており、押圧部材１０７によって可撓性部材１０６の一部が押圧されて変形する際（図１の点線から実線への変形）、端部の位置や形状は変化せず、中心付近の位置や形状のみが変化する。
可撓性部材１０６の中でも、押圧部材１０７よりも光軸１１０側に存在する部分が、液体レンズ１００の屈折面として機能する。
液体レンズ１００では、屈折面が、第二の液体１０５に向かって凸形状である状態（図１の点線）から、第二の液体１０５に向かって凹形状である状態まで変形する構造になっている。
【００１２】
屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化するため、液体レンズ１００では、光学パワーは、正から負、又は、負から正まで変化する。
可撓性部材１０６は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。
駆動部材１０８は、駆動装置１０９より信号を受け取ると、押圧部材１０７を光軸１１０と平行な方向へ変位させ、押圧部材１０７付近の可撓性部材１０６が光軸と平行な方向へ変位する。
その結果、可撓性部材１０６の中心付近（屈折面）が変形し、光学パワーの大きさを変化させる。
駆動部材１０８は、例えば、超音波モータやボイスコイルモータなどを用いることが可能であり、駆動装置１０９は、例えば、安定化電源などを用いることが可能である。
【００１３】
また、図１には示していないが、第一の液体１０４や第二の液体１０５が、円筒部材１０１外に漏れ出したり、駆動部材１０８の内部に入り込み駆動部材１０８の機能に影響を与えたりすることを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。
屈折面は球面であることが望ましいが、液体レンズ１００のような、第一の液体１０４と第二の液体１０５が可撓性部材１０６に隣接して構成される液体レンズにおいては、以下の二つの影響により、屈折面が変形して非球面となってしまう。
一つは、第一の液体１０４の圧力と第二の液体１０５の圧力の圧力差の影響であり、もう一つは、可撓性部材１０６の自重による影響である。
前者については、一般的に、第一の液体１０４と第二の液体１０５の密度差を小さくすることが効果的である。
しかし、これだけでは、後者の影響を小さく抑えることが不十分である。
【００１４】
本発明の液体レンズ１００は、後者の影響を小さくするために、可撓性部材１０６の厚さをＴ［ｍ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、前記第一の液体１０４の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体１０５の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
Ｔが、次の式（１）を満足するように構成される。
2013117594.tif 000006
【００１５】
ここで、φは「容器内において、可撓性部材１０６に隣接する二つの液体１０４、１０５が収容されている部分の最大径」で定義される。
Ｔが式（１）を満たすことにより、可撓性部材１０６は常に、可撓性部材１０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材１０６の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
ここで、Ｔが式（１）を満たすことで、可撓性部材１０６が常に、可撓性部材１０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差を受ける理由を、図２を用いて説明する。
【００１６】
図２は、図１に示した断面図における可撓性部材１０６の要部拡大図である。図２に実線で示した部分は可撓性部材１０６の一部であり、この部分には、第一の液体１０４からの圧力１５４、第二の液体１０５からの圧力１５５、自重１５６が作用している。
ここで、圧力１５４、圧力１５５は、深さをｈ［ｍ］、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ2］、図に示した角度θ、図に示した可撓性部材１０６の厚さをＴ［ｍ］とするとき、次の式（３）、式（４）のように表される。
2013117594.tif 000007
2013117594.tif 000008
【００１７】
式（３）で表される圧力は自重の方向と同一な方向に作用し、式（４）で表される圧力は自重の方向と反対の方向に作用する。
圧力差が自重の方向と反対の方向となるためには、式（４）で表される圧力が式（３）で表される圧力よりも大きいことが必要である。これを数式で表すと、次の式（５）となる。
2013117594.tif 000009
【００１８】
式（５）を満たしている場合、可撓性部材１０６の一部である、深さｈの部分は、可撓性部材１０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差を受ける。
可撓性部材１０６の自重による屈折面の変形は屈折面の全面で生じるため、可撓性部材１０６のあらゆる部分が、自重の方向と反対の方向に圧力差を受けることが必要である。
それはつまり、式（５）が全てのｈにおいて満たされていれば良い。つまり、Ｔが式（５）の右辺の最大値よりも大きい値であれば良い。
これを数式で表すと、θの最小値をθＭＩＮとするとき、次の式（６）又は式（７）となる。
2013117594.tif 000010
2013117594.tif 000011
【００１９】
液体レンズ１００のように、屈折面の形状が凸形状及び凹形状となる場合、Ｔは式（６）、式（７）の両方を満たすことが必要である。
ここで、θＭＩＮは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。よって、Ｔの条件式が最も厳しい液体レンズ（半球レンズ）において、Ｔが満たすべき条件式は式（１）となる。
以上の理由から、Ｔが式（１）を満たすことで、可撓性部材１０６が常に、可撓性部材１０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材１０６の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
ここで、ρ1とρ2の密度が同一の値である場合、式（１）より、Ｔが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ1とρ2を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第一の液体１０４と第二の液体１０５は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ1とρ2の値に差が生じてしまうからである。
更に、本発明の液体レンズ１００は、可撓性部材１０６の密度をρ３［ｋｇ／ｍ3］として、Ｔが次の式（２）を満たしている。
2013117594.tif 000012
【００２０】
Ｔが式（２）を満たすことにより、可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材１０６の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、Ｔが式（２）を満たすことで、可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる理由を、図２を用いて説明する。
自重１５６は、次ｋ式（８）のように表される。
2013117594.tif 000013
【００２１】
可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差の大きさが、深さｈの部分で等しくなるには、式（３）、式（４）で表される圧力の差が、式（８）で表される自重の大きさと同じであれば良い。これを数式で表すと、次の式（１０）となる。
2013117594.tif 000014
【００２２】
式（１０）を満たしている場合、可撓性部材１０６の一部である、深さｈの部分は、可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差の大きさが等しくなる。
つまり、深さｈの部分では、可撓性部材１０６の自重の影響による屈折面の変形を、略無くすことが可能となっている。
式（１０）をＴの範囲で表すと、次の式（１１）又は式（１２）となる。
2013117594.tif 000015
2013117594.tif 000016
【００２３】
液体レンズ１００のように、屈折面の形状が凸形状及び凹形状となる場合、Ｔは式（１１）、式（１２）の両方を満たすことが必要である。
ここで、θＭＩＮは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。よって、Ｔの条件式が最も厳しい液体レンズ（半球レンズ）において、Ｔが満たすべき条件式は次の式（２）となる。
2013117594.tif 000017
【００２４】
以上の理由から、Ｔが式（２）を満たすことで、可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体１０４の圧力と第二の圧力１０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材１０６の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、ρ2とρ3の密度が同一の値である場合、式（１）より、Ｔが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ2とρ3を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第二の液体１０５と可撓性部材１０６は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ2とρ3の値に差が生じてしまうからである。
【００２５】
次に、本実施例の液体レンズにおけるいくつかの構成例について説明する。
第１の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．０５３ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．０５０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が０．９８０ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが３０μｍ、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式（１）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２８．６μｍとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（２）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦５３．６μｍとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００２６】
第２の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．４３３ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．４３０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が１．４００ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが５０μｍ、である。
例えば、第一の液体にはインデックスマッチングオイル、第二の液体にはフッ素化合物の液体、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。この液体レンズの構成で、式（１）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２１．０μｍとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（２）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦１２５μｍとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００２７】
第３の構成例は、液体レンズの内径が３０ｍｍ、第一の液体の密度が１．４３１ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．４３０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が１．４００ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが１００μｍ、である。
本構成例は、第２の構成例において、第一の液体の密度を第二の液体の密度に一層近づけた例となっている。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式（１）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２１．０μｍとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（２）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦１２５μｍとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００２８】
第４の構成例は、液体レンズの内径が３ｍｍ、第一の液体の密度が１．４３５ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．４３０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が１．４００ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが１５μｍ、である。
本構成例は、第２の構成例において、第一の液体の密度と第二の液体の密度との密度差を少し大きくした例となっている。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式（１）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞１０．５μｍとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（２）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦６２．５μｍとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
尚、本実施例の液体レンズは、液体レンズの内径が３ｍｍ以上で用いることが望ましい。
液体レンズの内径が３ｍｍよりも小さくなると、液体の流路が狭くなり、液体の流れに乱れが生じ易くなる。液体の流れに乱れが生じると、乱れた流れが屈折面に影響を与えることがある。
本実施例の液体レンズは、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑え、屈折面の面精度を高精度に保つことが可能となるため、様々な用途に応用することが可能である。
例えば、可変焦点メガネやＷｅｂカメラ、車載カメラ、携帯電話用カメラをはじめ、高精度な屈折面が要求される、一眼レフデジタルカメラなどにも応用することが可能である。
【００２９】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２における液体レンズ２００の構成を説明する模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸２１０）を含む平面で切断した断面図である。
図３においては、円筒部材２０１の両端部に光透過性を有する蓋部材２０２、２０３を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体２０４及び第二の液体２０５が、可撓性部材２０６を介して隣接して収容されている。
第一の液体２０４及び第二の液体２０５は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体２０４と第二の液体２０５には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることが可能である。
可撓性部材２０６の端部は円筒部材２０１に接合されている。可撓性部材２０６の中でも、円筒部材２０１に接合されていない部分が、液体レンズ２００の屈折面として機能する。
ポンプ２１１、２１２はそれぞれ、円筒容器内の第一の液体２０４、第二の液体２０５と、流路を介して連結されている。
ポンプ２１１、２１２は連動して作動する仕組みになっており、ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込むと、ポンプ２１２は円筒容器内から第二の液体２０５を吸い込む。
ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込み、更に、ポンプ２１２が円筒容器内から第二の液体２０５を吸い込む。これにより、円筒容器内における第一の液体２０４の体積が増加し、可撓性部材２０６の屈折面の形状を図３における点線から実線へと変化させる。
【００３０】
このように、屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化する。
液体レンズ２００では、屈折面の形状が常に、第二の液体２０５に向かって凸形状を成しているため、光学パワーは、常に正、又は常に負である。
可撓性部材２０６は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。
屈折面を変形させる方法は、ポンプ２１１、２１２を用いる以外にも、以下に述べる方法をはじめ様々な方法が存在するが、本発明の効果を得る上では、どのような方法を用いても構わない。
【００３１】
図４は、本実施例の液体レンズ２００における構成の一部を変えた、液体レンズ３００の模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸２１０）を含む平面で切断した断面図である。
液体レンズ３００では、液体レンズ２００におけるポンプ２１２の代わりに、可撓性部材３１２を配置している。
これにより、ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込んだ際に、可撓性部材３１２付近の第二の液体２０５は、可撓性部材３１２を円筒容器から離れる方向へ膨ませつつ、円筒容器内から送り出される。
このように、第二の液体２０５を円筒容器内から送り出す機能は、液体レンズ３００においては、ポンプ３１２が果たす機能である。
液体レンズ３００の場合、液体レンズ２００とは異なり、ポンプ２１１と可撓性部材３１２を連動させる必要が無いため、操作性が良い。
屈折面を変形させる方法は、上述した以外にも、液体レンズ２００で、第一の液体２０４からの流路と第二の液体２０５からの流路を一つのポンプに導き、一つのポンプだけで、第一の液体２０４と第二の液体２０５を円筒容器内に流入／流出させる方法もある。
図３や図４には示していないが、第一の液体２０４や第二の液体２０５が、円筒部材２０１外に漏れ出すことを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。
【００３２】
本実施例の液体レンズ２００は、可撓性部材２０６の厚さをＴ［ｍ］、液体レンズ２００の内径をφ［ｍ］、前記第一の液体２０４の密度をρ1［ｋｇ／ｍ3］、前記第二の液体２０５の密度をρ2［ｋｇ／ｍ3］とするとき、
Ｔが、次の式（１３）又は式（１４）を満たすように構成される。
2013117594.tif 000018
2013117594.tif 000019
【００３３】
ここで、φは「容器内において、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５が収容されている部分の最大径」で定義される。
Ｔが式（１３）又は式（１４）を満たすことにより、可撓性部材２０６は常に、可撓性部材２０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材２０６の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
Ｔが式（１３）又は式（１４）を満たすことで、可撓性部材２０６が常に、可撓性部材２０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差を受ける理由は、実施例１での説明を用いて次のように説明される。
【００３４】
可撓性部材２０６のあらゆる部分が、自重の方向と反対の方向に圧力差を受けるためには、実施例１で述べた説明から、式（６）又は式（７）を満たせば良い。
ここで、θＭＩＮは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。
よって、Ｔの条件式が最も厳しい液体レンズ（半球レンズ）において、Ｔが満たすべき条件式は式（１３）又は式（１４）となる。
以上の理由から、Ｔが式（１３）又は式（１４）を満たすことで、可撓性部材２０６が常に可撓性部材２０６の自重の方向と反対の方向に、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材２０６の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
【００３５】
ここで、ρ1とρ2の密度が同一の値である場合、式（１３）、式（１４）より、Ｔが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ1とρ2を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第一の液体２０４と第二の液体２０５は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ1とρ2の値に差が生じてしまうからである。
【００３６】
更に、本実施例の液体レンズ２００は、可撓性部材２０６の密度をρ3［ｋｇ／ｍ3］とするとき、Ｔが次の式（１５）又は式（１６）を満たすように構成される。
2013117594.tif 000020
2013117594.tif 000021
【００３７】
Ｔが式（１５）又は式（１６）を満たすことにより、可撓性部材１０６の自重の大きさと、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材２０６の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
Ｔが式（１５）又は（１６）を満たすことで、可撓性部材２０６の自重の大きさと、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる理由は、実施例１での説明を用いて次のように説明される。
可撓性部材２０６の一部において、可撓性部材２０６の自重の大きさと、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差の大きさが等しくなるためには、式（１１）又は式（１２）を満たせば良い。
ここで、θＭＩＮは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。
よって、Ｔの条件式が最も厳しい液体レンズ（半球レンズ）において、Ｔが満たすべき条件式は式（１５）又は式（１６）となる。
【００３８】
以上の理由から、Ｔが式（１５）又は式（１６）を満たすことで、可撓性部材２０６の自重の大きさと、第一の液体２０４の圧力と第二の液体２０５の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材２０６の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、ρ2とρ3の密度が同一の値である場合、式（１）より、Ｔが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ2とρ3を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第二の液体２０５と可撓性部材２０６は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ2とρ3の値に差が生じてしまうからである。
【００３９】
次に、本実施例の液体レンズにおけるいくつかの構成例について説明する。
第１の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．２９３ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．２９０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が０．９８０ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが５０μｍ、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。
この液体レンズの構成で、式（１３）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２３．３μｍとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。更に、この液体レンズの構成で、式（１５）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦９６．８μｍとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００４０】
第２の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．２９３ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．２９０ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が１．４００ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが３０μｍ、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。
この液体レンズの構成で、式（１３）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２３．３μｍとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（１６）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦３４．１μｍとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００４１】
第３の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．２９０ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．２９３ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が０．９８０ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが１０μｍ、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。この液体レンズの構成で、式（１４）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２．９μｍとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。更に、この液体レンズの構成で、式（１５）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦１２．０μｍとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
【００４２】
第４の構成例は、液体レンズの内径が１０ｍｍ、第一の液体の密度が１．２９０ｇ／ｃｍ3、第二の液体の密度が１．２９３ｇ／ｃｍ3、可撓性部材の密度が１．４００ｋｇ／ｍ3、可撓性部材の厚さが１００μｍ、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。この液体レンズの構成で、式（１４）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ＞２．９μｍとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式（１６）を計算すると、可撓性部材の厚さＴ≦２８０μｍとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
実施例１でも述べた理由から、本発明の液体レンズは、液体レンズの内径が３ｍｍ以上で用いることが望ましい。
同じく、実施例１でも述べた理由から、本発明の液体レンズは、例えば、可変焦点メガネやＷｅｂカメラ、車載カメラ、携帯電話用カメラをはじめ、高精度な屈折面が要求される、一眼レフデジタルカメラなどにも応用することが可能である。
また、以上の説明からも明らかなように、本発明の液体レンズは、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、液体から圧力を受ける。そのため、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる。
更に、本発明の液体レンズでは、可撓性部材の自重の大きさと液体から受ける圧力の大きさが部分的に等しい。そのため、可撓性部材の自重による変形を、部分的に無くすことが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１００：液体レンズ
１０１：円筒部材
１０２、１０３：蓋部材
１０４：第一の液体
１０５：第二の液体
１０６：可撓性部材
１０７：押圧部材
１０８：駆動部材
１０９：駆動装置
【図１】
2013117594.tif 000029
【図２】
2013117594.tif 000030
【図３】
2013117594.tif 000031
【図４】
2013117594.tif 000032